Сера в природе и организме человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Общая характеристика

Содержание серы в геосферах земли

Природные и техногенные источники поступления серы в окружающую среду

Круговорот серы в природных средах

Биологическая роль и формы существования серы в окружающей среде

Содержание серы в организме человека

Симптомы избыточного и недостаточного содержания серы в организме

Методы и способы определения серы и ее соединений

Заключение

Список источников и литературы

Приложения

Введение

Сера известна человечеству с древнейших времен. Встречаясь в природе в свободном состоянии, она обращала на себя внимание характерной желтой окраской, а также тем резким запахом, которым сопровождалось ее горение. Считалось также, что запах и голубое пламя, распространяющееся горящей серой, отгоняют демонов. Сернистый ангидрид - удушливый газ, образующийся при горении серы, еще в древности использовался для отбеливания тканей. При раскопках Помпеи нашли картину, на которой изображен противень с серой и приспособление для подвешивания над ним материи. Издавна употреблялась сера и ее соединения для приготовления косметических средств и для лечения кожных заболеваний. И очень давно ее начали использовать для военных целей. Так, в 670 году защитники Константинополя сожгли арабский флот с помощью “греческого огня”; это была смесь селитры, угля и серы. Те же вещества входили в состав черного пороха, применявшегося в Европе в средние века и до конца XIX в.

Серная кислота, одно из самых важных соединений серы, была открыта, по-видимому, к X в, начиная с XVIII века, ее производят в промышленных масштабах и вскоре она становится важнейшим химическим продуктом, необходимым и в металлургии, и в текстильной промышленности, и в других, самых различных отраслях. В связи с этим начались еще более интенсивные поиски месторождений серы, изучение химических свойств серы и ее соединений и совершенствование методов их извлечения из природного сырья.

Русское название элемента происходит от древне - индийского (санскритского) слова “сира” - светло-желтый. Приставка “тио”, часто применяемая к соединениям серы, происходит от греческого названия серы - “тейон” (божественный, небесный). Ведь сера издавна была символом горючести; огонь же считался достоянием богов, пока Прометей, как гласит миф, не принес его людям.

Общая характеристика

СЕРА, S (Sulfur)-- химический элемент VI группы периодической системы Менделеева, атомный номер 16, атомная масса 32,066. Природная сера состоит из 4 стабильных изотопов: 32S (95,018%), 33S (0,75%), 34S (4,215%) и 36S (0,017%); известно также 6 искусственных изотопов серы с массовыми числами от 29 до 38.

Первые упоминания о сере встречаются за 2 тысячи лет до н.э. При нормальных условиях сера -- твёрдое вещество жёлтого цвета, неметалл. Известно несколько кристаллических модификаций серы, наиболее устойчивы из которых -- ромбическая а-cepa (а=1,0437 нм, b=1,2845 нм, с=2,4369 нм) лимонно-жёлтого цвета, устойчивая до 95,39°С, и моноклинная b-cepa (а=1,090 нм, b=1,096 нм, с=1,102 нм, b=86°16') медово-жёлтого цвета, устойчивая при 95,39-115,21°С. При более высокой температуре сера переходит в жидкое состояние, а при резком охлаждении жидкой серы образуется аморфная, пластической форма сера.

Плотность серы 2070 кг/м3 (а-модификация) и 1960 кг/м3 (b-модификация); t плавления 112,8 (для грязной Серы; а-S не плавится, а переходит в b-S) и t плавления=119,5°С для b-S, t кипения 444,6°С; теплопроводность 0,208 Вт/(м*град), теплоёмкость а-S 22,69 Дж/(моль*К); удельное электрическое сопротивление 1,9*1019 (Ом*м) при 20°С; температурный коэффициент линейного расширения для а-модификации 74,0*10-6 и 80,0*10-6 К-1 и b-модификации. Во всех жидких и твёрдых состояниях сера диамагнитна. Термодинамические и другие свойства серы резко изменяются при 160°С, что связано с изменением молекулярного состава жидкой серы. Вязкость серы с повышением температуры сильно возрастает (от 0,0065 Па*с при 155°С до 93,3 Па*с при 187°С), а потом падает (до 0,083 Па*с при 444,6°С).

В соединениях сера существует в различных степенях окисления (-2, +2, +4, +6), наиболее характерные степени окисления -2 и +6. В обычных условиях во влажной атмосфере сера медленно окисляется с образованием следовых количеств SО2. При нагревании образует соединения почти со всеми элементами, с металлами даёт сульфиды. При горении образует диоксид серы и частично триоксид серы. С водородом взаимодействует при 150-154°С, образуя H2S. Сера не даёт соединений с йодом, золотом, платиной и инертными газами. Растворима во многих органических соединениях; наиболее эффективные растворители: сероуглерод, анилин, пиридин, бензол и др. Соединения серы токсичны.

Содержание серы в геосферах земли

Среднее содержание серы в земной коре 4,7*10^-2 % (по массе), при этом основное её количество сосредоточено в осадочных горных породах (0,3% по массе); содержание серы в ультраосновных горных породах 10^-2 %, в основных -- 3*10^-2 %, в средних -- 2*10^-2 % и в кислых -- 4*10^-2 % (по массе). Значительное количество серы находится в Мировом океане в виде сероводорода и сульфата (9*10^-2 %). Встречается в природе в свободном состоянии (самородная сера) и в составе многочисленных минералов, из которых наибольшее значение имеют сульфиды (пирит FeS2, галенит PbS, сфалерит ZnS, пирротин Fe1-xS и др.) и сульфаты (гипс CaSО4*2H2О, ангидрит CaSО4, барит BaSО4 и др.). Довольно часто сера присутствует в твёрдых и жидких горючих ископаемых и природных газах, существенно ухудшая их качество.

Природные и техногенные источники поступления серы в окружающую среду

Соединения серы попадают в окружающую среду как естественным путем, так и в результате антропогенной деятельности. При этом в роли естественного источника выступает поверхность суши и океана:

Приложение 1

Существует три основных источника естественной эмиссии серы.

1. Процессы разрушения биосферы. С помощью анаэробных (действующих без участия кислорода) микроорганизмов происходят различные процессы разрушения органических веществ. Благодаря этому содержащаяся в них сера образует газообразные соединения. Вместе с тем определенные анаэробные бактерии извлекают из сульфатов, растворенных в естественных водах, кислород, в результате чего образуются сернистые газообразные соединения. Из указанных веществ сначала в атмосфере был обнаружен сероводород, а затем с развитием измерительных приборов и способов отбора проб воздуха удалось выделить ряд органических газообразных соединений серы. Наиболее важными источниками этих газов являются болота, зоны приливов и отливов у береговой линии морей, устья рек и некоторые почвы, содержащие большое количество органических веществ.

Поверхность моря также может содержать значительные количества сероводорода. В его возникновении принимают участие морские водоросли. Можно предположить, что выделение серы биологическим путем не превышает 30 - 40 млн. т. в год, что составляет около 1/3 всего выделяемого количества серы.

2. Вулканическая деятельность. При извержении вулканов в атмосферу наряду с большим количеством двуокиси серы попадают сероводород, сульфаты и элементарная сера. Эти соединения поступают главным образом в нижний слой тропосферу, а при отдельных, большой силы извержениях наблюдается увеличение концентрации соединений серы и в более высоких слоях - в стратосфере. С извержением вулканов в атмосферу ежегодно в среднем попадает около 2 млн. т. серосодержащих соединений. Для тропосферы это количество незначительно по сравнению с биологическими выделениями, для стратосферы же извержения вулканов являются самым важным источником появления серы.

3. Поверхность океанов. После испарения капель воды, поступающих в атмосферу с поверхности океанов, остается морская соль, содержащая наряду с ионами натрия и хлора соединения серы - сульфаты.

Вместе с частицами морской соли ежегодно в атмосферу попадает 50 - 200 млн. т. серы, что гораздо больше, чем эмиссия серы биологическим путем. В то же время частицы соли из-за своих больших размеров быстро выпадают из атмосферы и, таким образом, только ничтожная часть серы попадает в верхние слои или распыляется над сушей. Следует также учесть, что из сульфатов морского происхождения не может образоваться серная кислота, поэтому с точки зрения образования кислотных дождей они не имеют существенного значения. Их влияние сказывается лишь на регулировании образования облаков и осадков.

В результате деятельности человека в атмосферу попадают значительные количества соединений серы, главным образом в виде ее двуокиси. Среди источников этих соединений на первом месте стоит уголь, сжигаемый в зданиях и на электростанциях, который дает 70% антропогенных выбросов.

Приложение 2

При сгорании нефтепродуктов SO2 образуется гораздо меньше, чем при сгорании угля. Кроме того, источником поступления в атмосферу SO2 является металлургическая промышленность (переработка сульфидных руд меди, свинца и цинка), а также предприятия по производству серной кислоты, целлюлозно-бумажная промышленность, предприятия по переработке нефти и др.

Содержание серы (несколько процентов) в угле достаточно велико (особенно в буром угле). В процессе горения сера превращается в сернистый газ, а часть серы остается в золе в твердом состоянии. Содержание диоксида серы в атмосфере фоновых районов европейской части России в холодное время года изменяется от 0,0046 мг/м3 на северо-западе до 0,007 мг/м3 в юго-восточной части региона. В теплое время года концентрация диоксиды серы в 2 - 8 раз ниже. Повышение уровня концентрации зимой обусловлено ухудшением метеорологических условий рассеяния примесей, увеличением количества промышленных выбросов, замедлением химических процессов трансформации веществ при низкой температуре воздуха. По данным Росгидромета на территории России (за исключением Северо-Кавказского региона, Республики Калмыкия и Астраханской области) выпадает 4,22 млн.т серы в год. В частности годовое выпадение серы в северном экономическом регионе представлено в таблице:

Приложение 3

В поверхностные воды сульфаты попадают главным образом за счет химического выветривания и растворения серосодержащих минералов, в основном гипса, а также окисления сульфидов серы. Значительное количество сульфатов поступает в водные объекты в процессе отмирания организмов и окисления сульфидов растительного и животного происхождения, а также с промышленными и бытовыми сточными водами.

Круговорот серы в природных средах

Сера относится к жизненно важным элементам - она необходима для построения белков и аминокислот. В природе сера существует в виде газообразных соединений, таких как сероводород, сернистый ангидрид, в свободном состоянии - самородная сера, а также в виде минералов - сульфидов и сульфатов. сера природный техногенный геосфера

Преобладающая часть круговорота серы происходит в почве и воде благодаря жизнедеятельности различных микроорганизмов, которые превращают одни формы серы в другие. Хорошо растворимые в воде сульфаты являются основным источником серы для растений и животных. Поглощая сульфаты, растения восстанавливают их и создают серосодержащие аминокислоты, которые играют важную роль при создании структуры сульфопротеинов (серосодержащих белков).

Органические отходы биоценозов разлагаются гетеротрофными бактериями, при этом органическая сера восстанавливается до сероводорода . Затем хемосинтезирующие бактерии вновь окисляют сероводород до сульфатов, доступных продуцентам.

Заключительная фаза круговорота серы полностью осадочная: в почве и глубоководных осадках в анаэробных условиях в присутствии железа сера образует практически нерастворимые в воде сульфиды железа.

Деятельность человека, в особенности выбросы в атмосферу сульфатов, образующихся в результате сжигания мазута и угля с высоким содержанием серы для получения электроэнергии, приводит к перенасыщению атмосферного воздуха окислами серы, которые обычно присутствуют в нем в незначительном количестве. В атмосфере окислы серы реагируют с водяным паром, образуя в конечном итоге серную кислоту. В результате загрязняется атмосферный воздух, на землю выпадают осадки в виде «кислотных дождей», тем самым нарушается природный круговорот серы.

Биологическая роль и формы существования серы в окружающей среде

Биологическая роль серы исключительно велика. Она входит в состав серосодержащих аминокислот - цистеина, цистина, незаменимой аминокислоты метионина, биологически активных веществ (гистамина, биотина, липоевой кислоты и др.) В активные центры молекул ряда ферментов входят SH - группы, участвующие во многих ферментативных реакциях, в том числе в создании и стабилизации трехмерной структуры белков, а в некоторых случаях - непосредственно как каталитические центры ферментов.

Сера обеспечивает в клетке такой тонкий и сложный процесс, как передача энергии: переносит электроны, принимая на свободную орбиталь один из неспаренных электронов кислорода. Этим объясняется высокая потребность организма в данном элементе.

Сера участвует в фиксации и транспорте метильных групп. Она является также частью различных коэнзимов, включая коэнзим А. Большая часть серы поступает в организм в составе аминокислот, а выводится в основном с мочой в виде SO2^-4. К числу наиболее опасных соединений серы ,как загрязнителей природной среды, относятся сероводород и диоксид серы. Сероводород выбрасывают в атмосферу предприятия нефтеперерабатывающей, коксохимической, азотно-туковой промышленности.

В больших концентрациях сероводород действует как сильный яд нервно-паралитического действия. При его концентрации 1000 мг/м3 и выше у человека появляются судороги, может остановиться дыхание или наступить паралич сердца. Сероводород блокирует дыхательные ферменты в результате его взаимодействия с железом. Раздражающе действует на слизистую органов дыхания и глаз. Сероводород крайне ядовит: уже при концентрации 0,1% влияет на центральную нервную систему, сердечно-сосудистую систему, вызывает поражение печени, желудочно-кишечного тракта, эндокринного аппарата. При хроническом воздействии малых концентраций - изменение световой чувствительности глаз и электрической активности мозга, может вызывать изменения в морфологическом составе крови, ухудшение состояния сердечно-сосудистой и нервной систем человека.

Оксид серы (IV) поступает в воздух в результате сжигания топлива и плавки руд, содержащих серу. Основные источники загрязнения атмосферы SO2: энергетические установки, предприятия цветной металлургии и сернокислое производство. Менее значительны выбросы предприятий черной металлургии и машиностроения, угольной, нефтеперерабатывающей промышленности, производства суперфосфата, транспорта.

Выбросы SO2 загрязняют воздух на значительное расстояние от источника (на тысячу и более километров). Оксид серы (IV) считается одной из основных действующих составных частей "токсичных туманов" и одним из активных компонентов формирования смога. Сернистый ангидрид может вызывать общее отравление организма, проявляющееся в изменении состава крови, поражении органов дыхания, повышении восприимчивости к инфекционным заболеваниям, нарушении обмена веществ, повышении артериального давления у детей, ларингита, конъюнктивита, ринита, бронхопневмонии, аллергических реакциях, острых заболеваниях верхних дыхательных путей и системы кровообращения. При кратковременном воздействии - раздражение слизистой оболочки глаз, слезотечение, затруднение дыхания, тошнота, рвота, головные боли. Повышение уровней общей заболеваемости смертности. Повышенная утомляемость, ослабление мышечной силы, снижение памяти. Замедление восприятия, ослабление функциональной способности сердца, изменение бактерицидности кожи. Оксид серы (IV) может нарушать углеводный и белковый обмен, способствует образованию метгемоглобина, снижению имуннозащитных свойств организма.

Взаимодействуя с атмосферной влагой, оксиды серы образуют кислотные осадки (Ph<<4,5), которые оказывают как прямое повреждающее действие на биоту, так и косвенное, закисляя почвы и водоемы.

Установлено что при закислении почвы снижаются доступность для растений питательных элементов (Ca, Mg, Mn) и плодородие почвы. Закисление уменьшает скорость разложения органических остатков, поскольку для жизнедеятельности большинства бактерий и грибов необходима нейтральная среда, снижается продуктивность азотфиксирующих бактерий (при Ph < 5,0 азотобактер погибает), что приводит к ограничению поступления связанного азота в растения и торможению их роста.

Изменение структуры почвы (снижение грануляции, слияние частиц, уплотнение почвы и резкое уменьшение воздухопроницаемости) негативно сказывается на функционировании корневой системы растений, что наносит коллосальный вред лесным массивам.

В кислой почве увеличивается подвижность ионов тяжелых металлов, которые накапливаются в растениях. Некоторые из них, например ионы железа и марганца блокируют поступление фосфора в растения. Сероуглерод, выделяемый предприятиями неорганического синтеза, также представляет реальную угрозу жизни населения. Сам по себе он представляет жидкость, не имеющую цвета, с приятным запахом, но под действием света сероуглерод начинает разлагаться. Продукты разложения придают сероуглероду желтую окраску и неприятный запах. Его пары ядовиты: вдыхание воздуха с содержанием сероуглерода 0,3% и выше может привести к респираторным заболеваниям, а при хроническом воздействии малых доз паров сероуглерода постепенно развиваются различные расстройства центральной нервной системы.

Сера представляет собой один из так называемых циклических элементов, миграция которых происходит в системе "суша - океан - атмосфера - суша". Глобальный биогеохимический цикл серы представляет собой сложную и разветвленную сеть химических и биохимических процессов, в которых принимают участие соединения серы, находящиеся в различных агрегатных состояниях. В настоящее время круговорот серы нарушается из-за промышленного загрязнения воздуха оксидом серы (IV) и сероводородом, которые в больших концентрациях тормозят процессы анаэробного восстановления сульфатов и аэробного окисления сульфидов.

Содержание серы в организме человека

Сера - один из самых распространенных элементов, содержащийся в живых организмах и биосфере. Она входит в состав самых разнообразных природных и синтетических соединений, имея валентности от 2(-) до 6(+), наряду с неорганическими формами. Это летучие продукты анаэробного распада органических веществ, тиофен и его производные, входящие в состав углей и нефти, одноуглеродные соединения (тиоцианаты, дисульфид углерода, метантиол), образующийся в природе и технологических циклах, тиолы, меркаптаны, аминокислоты, антибиотики и ксенобиотики, красители и проч.

Общее содержание серы в организме взрослого человека составляет 140 г. Плазма крови содержит 2,7 г серы, а форменные элементы 7,9 г. По некоторым данным эти цифры составляют 1.62% И 0.84% соответственно. Другие авторы указывают, что плазма содержит 1527 мкг/мл серы, а цельная кровь - 1784 мкг/мл. Приведение всех указанных данных к одной системе измерений показывает, что они заметно отличаются друг от друга, однако, находятся в пределе одного порядка.

В организм человека сера в основном поступает в виде аминокислот: цистина и метионина и в виде простых органических соединений в количестве 8,5 мг/сутки.

Кишечник обладает ограниченной проницаемостью для элементарной серы. Поступая в организм таким путем, она плохо всасывается и трудно выводится, так как образует в желудочно-кишечном тракте мукополисахарид - хондроитинсерной кислоты, обладающий большим периодом выведения. Лучше сера проникает через кожу, где она превращается в сульфиды и сульфаты, которые затем поступают в кровь и выделяются почками.

В коже сера, в основном, находится в эпидермисе, где проявляет свои действия. Такое ее свойство широко используется в медицинской практике, где она применяется в виде мазей и физиотерапевтических процедур.

Сера является жизненно необходимым элементом, что обусловлено ее участием в энергетическом и белковом обмене. Сульфгидрильные группы являются связующими звеньями во многих органических макромолекулах.

Элементарная сера связывается со свободными сульфгидрильными группами, образуя сероводород, инактивирующий ферменты тканевого дыхания. Ферменты, принимающие участие в окислении органических сульфидов изучены мало, известно участие в этом процессе циклогексанон-монооксигеназы и цитохром Р-450-зависимой монооксигеназы.

Велика роль серы в воспалительных реакциях организма, которая выражается в угнетении всех трех стадий этого процесса за счет подавления медиаторов воспаления и снижения перекисного окисления липидов. Вместе с этим, сероорганические соединения стимулируют процессы репаративной регенерации.

Избыточные концентрации серосодержащих соединений способны вызвать ишемическую болезнь, нарушения кровообращения, заболевания всех отделов органов дыхания, а также влиять на репродуктивную функцию.

Симптомы избыточного и недостаточного содержания серы в организме

Нехватка серы:

Нехватка серы в организме всё же бывает, хотя клинических данных о её симптомах почему-то до сих пор нет. Зато экспериментальные данные есть, и они говорят о том, что недостаток серы может тормозить рост клеток; снижать репродуктивную функцию; способствовать развитию заболеваний печени, суставов и кожи; нарушать обменные процессы - пигментный обмен, содержание сахара в крови и т.д.

При дефиците серы начинают ломаться ногти; волосы и кожа тускнеют; суставы начинают болеть; возникает гипергликемия. Причины дефицита серы учёным тоже не до конца ясны, но одной из них может являться дисбактериоз ; питание белковой пищей, содержащей мало необходимых аминокислот, тоже может вызвать такое состояние.

Избыток серы:

Об избытке серы в организме тоже нет клинических данных. Сера, содержащаяся в продуктах питания, считается нетоксичной, но её химические соединения могут вызывать отравления, и даже со смертельным исходом - это сернистый газ, сероводород и т.д.

Вдыхание паров сероводорода быстро вызывает судороги, человек теряет сознание и перестаёт дышать. Если он остаётся жив, то может стать инвалидом - с параличами, нарушениями психики, работы лёгких и ЖКТ; либо страдает от сильных головных болей и других последствий отравления.

Специалисты считают, что избыточное поступление серы в организм в последние годы значительно увеличилось: в продукты питания добавляют сульфиты - для того, чтобы продлить срок их хранения. Больше всего их в копчёных продуктах, так любимых нашими соотечественниками; в готовых салатах, которые хозяйки покупают в супермаркетах; в пиве, которое пьют даже школьники; в окрашенных винах и уксусе; картофеле и свежих овощах - при их выращивании используются удобрения. Тяжёлых отравлений такие дозы сульфитов не вызывают, но они накапливаются в организме, и многие врачи видят здесь связь с увеличением количества больных бронхиальной астмой.

При избытке серы в организме могут проявляться: кожный зуд, сыпь и фурункулы; развивается конъюнктивит и возникают дефекты роговицы, появляется «песок в глазах», глазные яблоки ломит, текут слёзы, глаза раздражает свет; появляется малокровие, слабость, головокружение, головные боли и тошнота; развиваются заболевания верхних дыхательных путей; ослабевает слух; возникают частые расстройства пищеварения, жидкий стул, теряется масса тела; заметно понижается интеллект.

Усвоению серы в организме способствуют фтор и железо, а замедляют его - селен, молибден, свинец, барий, мышьяк.

Учёным давно понятно, что сера играет очень важную роль в организме человека, и нарушения её обмена могут довольно быстро разрушать здоровье, но результатов клинических исследований на эту тему почти нет, так что множество возникающих острых и хронических заболеваний никак не связываются медиками с нехваткой или избытком этого элемента.

При нехватке серы надо употреблять больше натурального мяса, морепродуктов, яиц, сыра, бобовых, капусты и других богатых ею продуктов, а также принимать БАД, в которых много метионина, биотина, тиамина и других серосодержащих веществ.

Методы и способы определения серы и ее соединений

1.Гравиметрический метод.

Метод основан на реакции взаимодействия сульфат-ионов с катионами бария, сопровождающееся образованием малорастворимого кристаллического осадка BaSO₄. осадок отфильтровывают, промывают, прокаливают, взвешивают и рассчитывают в нем содержание серы или сульфат-ионов. На этом принципе основано определение свободной, пиритной и сульфидной серы в каменном угле, рудах и минералах с той лишь разницей, что серу окисляют до сульфатной серы.

Весовая форма при этом идентична форме осаждения. При обработке осадка при переведении его в весовую форму могут произойти следующие нежелательные процессы:

1.) при озолении фильтра: восстановление BaSO₄ :

BaSO₄ + 2С = BaS + 2СO₂

Обратный переход сульфида в сульфат происходит в процессе длительного нагревания на воздухе:

BaS + 2О₂ = BaSO₄

2.) при прокаливании при слишком высокой температуре наблюдается термическое разложение:

BaSO₄ = BaO + SO₃

Для перевода BaO и BaS вновь в сульфат иногда (в исключительных случаях) их обрабатывают 2-3 каплями серной кислоты, а затем осторожно нагревают под тягой для удаления избытка серной кислоты (как только удален избыток кислоты SO₃ перестает выделятся).

Условия проведения осаждения.

1. Осаждение ведут из кислого раствора при рН<2 при температуре близкой к температуре кипения.

2. Предварительно должны быть удалены мешающие анионы (SiO₃^2-, SnO₃^2-, WO₄^2- и др.), выпадающие в осадок в виде соответствующих кислот (Н₂SiO₃^2-, Н₂SnO₃^2-, Н₂WO₄^2-).

3. Осаждение ведут в отсутствии катионов Fe³⁺, Al³⁺, MnO₄^-, Cl^- и др., так как они могут выпадать в осадок вместе с BaSO₄.

1.Йодометрическое титрование.

Йодометрическое определение применяется для определения серы в виде серной кислоты.

Основой йодометрического определения кислот является реакция:

IO₃^-- + 5I- + 6H⁺ = 3I₂ + 3H₂O

Как видно, количество выделившегося йода равно количеству вещества водорода, вступившему в реакцию. Для определения кислоты к анализируемому раствору добавляют нейтральный раствор, содержащий KIO₃ и KI. Выделившийся йод оттитровывают тиосульфатом натрия:

2Na₂S₂O₃ + I₂ = 2NaI + Na₂S₄O₆

Так как серная кислота - сильная, то метод дает очень хорошие результаты, даже при титровании разбавленных растворов (10^-3 моль/л).

1.Йодиметрическое определение.

Методом йодиметрии проводят определение либо сульфид, либо сульфит-ионов. Определение сульфид-ионов проводят прямым титрованием:

H₂S + I₂ S +2I^- + 2H⁺

Определение же сульфит-ионов проводят методом обратного титрования:

SO₃^2- + I_{2 изб} + H₂O = SO₄^2- + 2I^- + 2H⁺+ I_{2 ост}

I_{2 ост} + Na₂S₂O₃ = NaI + Na₂S₄O₆

Титрантом метода является свежеприготовленный раствор йода в иодиде калия с С_н = 0,1 н. Его готовят либо по точной навеске из предварительно очищенного сублимацией йода, либо по приближенной навеске, для чего 13 г. йода растворяют в 50 мл. KI и доводят объем в мерной колбе до 1 литра. Затем раствор стандартизуют по 0,1 н раствору тиосульфата натрия:

I₂ + Na₂S₂O₃ = NaI + Na₂S₄O₆

1.Метод отгонки.

Данный метод основан на разложении пробы в разных условиях и улавливании выделяющихся продуктов реакции специально подобранными поглотителями. По изменению массы поглотителя судят о массе содержащейся в образце серы.

Различают окислительный и восстановительный варианты отгонки. При окислительном варианте отгонки в качестве продукта реакции образуется сернистый ангидрид, причем процесс ведут при температуре 1300-1400 С. Выделяющийся газ улавливают водой, а образующуюся сернистую кислоту оттитровывают раствором йода, либо смесью KI и KIO₃. Также выделившийся SO₂ можно улавливать раствором H₂O₂. В случае восстановительного варианта отгонки пробу растворяют в соляной кислоте при 100С, а выделяющийся H₂S поглощают растворами ацетата кадмия или цинка.

1.ПОСТ-2Мк Аппарат для определения содержания серы в темных нефтепродуктах

Назначение.

ПОСТ-2Мк предназначен для сжигания массы анализируемых образцов нефтепродуктов при температуре 900-950°С, с последующим поглощением продуктов сгорания и определением массовой доли серы методом титриметрии. Рекомендуется для применения в лабораториях предприятий, поставляющих, перерабатывающих и хранящих нефть и нефтепродукты.

Принцип действия аппарата.

Принцип действия аппарата заключается в сжигании образца, находящегося в подвижной кварцевой трубке, через которую продувается очищенный воздух. Сжигание осуществляется в трубчатой лабораторной печи. Продукты сгорания улавливаются приемной колбой, откуда после окончания сжигания направляются на аналитическое определение серы методом объемного титрования по ГОСТ 1437.

1.Метод анализа воздуха с помощью газоанализатора.

Газоанализаторы в отличие от стационарных приборов не позволяют достигнуть столь же высокой чувствительности, точности и селективности. Однако при необходимости оперативного контроля содержания примесей загрязняющих веществ в атмосферном и особенно в воздухе рабочей зоны в промышленных выбросах они могут быть полезны и необходимы. Для определения сероводорода используют газоанализатор марки 666Э303,предел обнаружения которого находится от 0 до 20 мг/м³. Для определения сернистого ангидрида используют газоанализатор марки 667ФФ-03,предел обнаружения которого 0,001 мг/м³.

Заключение

В заключении хотелось бы отметить значение наиболее важных соединений серы.

Серная кислота применяется в производстве минеральных удобрений: суперфосфата и сульфата аммония (так на производство 1 т. суперфосфата расходуется около 350 кг. серной кислоты, а на производство 1 т. сульфата аммония - 750 кг.). Кроме того, ее применяют для получения разнообразных минеральных кислот и солей, всевозможных органических продуктов, красителей, дымообразующих и взрывчатых веществ, в нефтяной, металлургической, текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности. В немалой степени серную кислоту потребляет лесохимическая промышленность.

Сернистую кислоту используют для беления шерсти, шелка и других материалов, не выдерживающих отбелки более сильными окислителями.

Сернистые красители - класс красителей, получаемых нагреванием различных органических соединений с серой или полисульфидами натрия - применяют для окрашивания целлюлозных материалов.

Сероводород в основном применяется для получения элементарной серы и серной кислоты, для получения сульфидов, меркаптана и тиофенов.

SO3 находит свое применение в качестве сульфирующего агента в производстве многих органических продуктов, олеума. Кроме того его применяют для получения хлор- и фторсульфоновой кислот и сульфурилхлорида.

SO2 главным образом идет на получение серной кислоты, также его применяют в холодильных установках, при отбеливании, жидкой SO2 применяют в целлюлозной промышленности.

Многие серосодержащие соли используются в сельском хозяйстве (Ca(H2PO4)2 + CuSO4 простой суперфосфат, CuSO4 медный купорос, FeSO4 железный купорос, (NH4)2SO4 сульфат аммония и др.) в качестве удобрений, а также как средства защиты от насекомых - вредителей и болезней растений (полисульфиды Ca и Ba).

Сульфиды применяются в производстве серной кислоты и ее солей. Сульфиды щелочных и щелочно- земельных металлов применяются в химической и легкой промышленности, например Na2S применяется как восстановитель органических нитросоединений соединений, в частности для приготовления серосодержащих красителей. Смеси полисульфидов и тиосульфатов калия используют для лечения кожных заболеваний.

Сульфиды меди, кадмия, а также редкоземельных элементов применяют в качестве полупроводников.

Сероуглерод находит свое применение в производстве вискозного шелка (исходным продуктом является катогенат целлюлозы, получаемый взаимодействием CS2 со щелочной целлюлозой), кроме того, производный сероуглерода K2CS2 тиокарбонат калия применяется в борьбе с сельскохозяйственными вредителями. Также сероуглерод применяется при вулканизации каучука, как экстрагент и в др.

Сульфаминовая кислота H2NSO2OH применяется в аналитической химии как стандарт ацидиметрии и для определения нитрит-ионов; ее соли используют как огнезащитные пропитки для бумаги и текстильных материалов.

Некоторые органические соединения серы при инфекционных заболеваниях (сульфантрол, сульфапиридин).

Этот список можно продолжать и далее, но всех веществ содержащих серу (в особенности органических) просто не перечесть. Причем актуальность применения соединений серы настолько велика, что сегодня с немалой долей уверенности можно сказать о невозможности существования человечества без них.

В настоящее время особенно в промышленных районах серосодержащие вещества в огромных количествах выбрасываются в окружающую среду. Хотя на производствах и применяют специальные уловители, но часто их эффективность оказывается слишком низкой. Сама по себе сера токсикантом не является, но такие ее соединения как SO2, H2S, CH3-SH, аэрозоли серной кислоты и др. могут оказать существенное негативное влияние на здоровье человека и будущего поколения, а также негативно сказаться на нормальном состоянии растительных организмов. Поэтому я считаю, что еще есть немало поводов к исследованию влияния соединений серы в целом на окружающую среду, на генофонд населения и т.д, а также к разработке новых методов и специальных установок позволяющих снизить выбросы серосодержащих соединений в окружающую среду.

Список использованной литературы

1. Алексеев В.Н. Количественный анализ издание 4-е. М., “Химия” 1972.

2. Владимиров А.М. Охрана окружающей среды. Гидрометеоиздат. 1991.

3. Владимиров А.М. Охрана окружающей среды. Гидрометеоиздат., 1991.

4. Гатаулина Г. Сера в организме: роль, нехватка и избыток, сера в продуктах. InFlora. 2012. 301.

5. Крешков А.П. Основы аналитической химии, т.II. - М.: «Химия», 1970.

6. Некрасов Б.В. Основы общей химии. М.: Химия, 1967.

7. Протасов.В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России.- М.: «Финансы и статистика», 2001.

8. Скурлатов Ю.И. Введение в экологическую химию. - М., 1994.

9. Степин Б.Д., Цветков А.А. Неорганическая химия. - М., 1994.

10. Хомченко Г.П. Химия для поступающих в вузы. М.,1993г.

11. [Электронный ресурс] - Режим доступа:

http://www.mining-enc.ru/s/sera/

12. 12.[Электронный ресурс] - Режим доступа:

http://ru.wikipedia.org/wiki/Сера

13. 13.[Электронный ресурс] - Режим доступа:

http://bigworldclub.com/sera.html

14. [Электронный ресурс] - Режим доступа:

http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4017.html

Приложение 1

Природные источники образования соединений серы.

Источники.	Количество выбросов серы в год.
	Млн.т.	%.
Природные: Процессы разрушения биосферы Вулканическая деятельность. Поверхность океанов. Антропогенные:	30-40 2 50-200 60-70	29-39 2 - 59-69

Приложение 2

Содержание серы в некоторых видах топлива.

Вид топлива.	Содержание серы, %
Лигнин. Северный бурый уголь. Каменный уголь. Нефть, нефтепродукты	1,1-1,6 2,8-3,3 1,4 0,1-3,7

Приложение 3

Экономический регион.	Площадь,тыс.км2.	Средняя интенсивность выпадений, кг/км2.	Масса выпадений, тыс.т.
Северный: Мурманская обл. Республика Карелия, Коми, Архангельская и Вологодская области	145 1321	452 246	65,5 325,5

Размещено на Allbest.ru